CN1112328C - 获得抑制型和激发型活化的结构化水的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于得到“I”型(抑制型)活化和“S”型(激发型)活化的结构化水的方法和设备，这种结构化水可用在医学、生物学、电化学、生物能学、药学和化妆品工业、农业中。提出了用来将水结构化的方法和设备，其作法是在电场中将自来水分成两个组分，即：供使用右旋诱导组分的生物合成过程用的“I”型(抑制型)活化水和供使用左旋诱导组分的生物合成过程用的“S”型(激发型)活化水。该设备主要由两个或几个结构化槽组成，结构化槽牢固地安装在平行六面体柱(1)中，每个槽中装有一对活化器(4)和9个工作区域。所述方法的要点是使用自来水进行结构化，形成两类具有不同pH和电导率的结构化水。

Description

获得抑制型和激发型活化的 结构化水的设备及方法
本发明涉及用来得到“I”型(抑制型)活化和“S”型(激发型)活化的结构化水的设备及方法，这种结构化水可用于医学、生物学、电化学、生物能学、药学和化妆品工业、农业等领域。
本发明报道一种用于使自来水结构化(活化)的设备和有关的方法，其作法是在电场作用下将水分离成两个组分，即：供使用右旋诱导组分的生物合成过程用的“I”型(抑制型)活化水和供使用左旋诱导组分的生物合成过程用的“S”型(激发型)活化水。
过去几十年中对于水的性质和分子结构曾进行了各种研究并作了若干假设。
很多作者都断定，当水到达蛋白质内或位于其表面上时，尤其是在活细胞的内部时，它会具有另一种结构和另外的功能。这些作者包括：J.D.Bernal和R.B.Fowler“Trends in Biochemical Science(生化科学动向)” 8，No1，P.20，1983，25；Paula.T.Beall “The Sciences(科学)”21，p.6，1981；Frank.H.Stillinger，“Seience(科学)”， 209，No.4455，p.451，1980；H.S.Frank和W.J.Wen“Proc.R.Soc.London(伦敦皇家学会会报)”A辑 247，p.481，1980；F.M.Richard和T.Richmond“Ciba Symposium(Ciba公司论文集)” 60，p.23，1978；F.Franks编“A Treatise on Water(水论文集)”1-7卷，Plenum出版公司，纽约1985。可以设想，在活细胞膜的内部或里面存在着某些以活细胞专有的代谢和生物合成过程所要求的方式将水结构化的机制。
同时，应该提到许多其它作者为发现能得到“A”(酸)型和“B”(碱)型结构化水的多分子结构物的方法所作的努力。例如，罗马尼亚专利88053提出的用于得到“B”型(碱性)生物学上激发性水的设备和方法以及罗马尼亚专利88054提出的用于得到“A”型(酸性)生物学上抑制性水的设备和方法，其要点是一个圆柱形和平行六面体形的柱子，柱内同心地或平行地放置两个圆筒电极三个层状电极，电极由例如铂等贵金属制成，彼此用一个或两个同样的圆筒形或层状多孔膜隔开，从而形成了一个用来将预定在上游结构化的输入水循环的中央隔室和两个分别用来收集酸性和碱性结构化水的侧隔室。这种用来得到生物学上拮抗的酸性水和生物学上激发的碱性水的方法，是使经过去除离子和其它有机结构物而纯化的电导率为1-80μs(微西门子)的水，经受1-2500V的静电型、50Hz-109Hz的射频型和50Hz-1.5×106Hz的超声型几种协同场的同时作用，从而得到未改变的普通水级分和两个pH分别为1-5和7-12的具有不同多分子结构的级分。
这些设备有以下缺点：
使用经过蒸馏或离子交换后电导率为1-80μs的纯化过的自来水进行结构化；
在结构化装置中使用三个区域，即：一个用于“A”型(酸性)结构化水，另一个用于“B”型(碱性)水，中间区域为中性，从中流出pH未改变的水；
效率极低，自140升/时的输入的纯化水中至多可以得到7升/时的“A”型水和7升/时的“B”型水，这意味着损失了126升/时的纯化水(数据得自实验)。
使用贵金属电极，尤其是铂电极，对于使用者是非常昂贵和无法得到的；
“A”或“B”结构化水每升的功率消耗约为500瓦·小时/升。
“I”型(抑制型)活化水是使用左旋组分的生物合成过程的强阻断剂。这一现象是由于，源自“I”型(抑制性)活化水的右旋结构物与左旋型生物合成蛋白质的任何偶联都是右旋型的。
因为“I”型(抑制型)活化水的多分子结构物是右旋的，所以它们通过阻断复制DNA所需的某些因子、尤其是蛋白因子，对抑制性要素起作用，以便使RNA(核糖核酸)朝蛋白质合成过程的核糖体发展，这从RNA-氨基酸类偶联开始，接着是在多核糖体水平上引发蛋白质合成，肽链延伸，它们的释放等。由于对某些细胞繁殖过程有阻断性质，“I”型(抑制性)活化水的多分子结构物表明自身是那些机制的强制动剂或阻断剂。
“S”型(激发型)活化水在对于信息传递和蛋白质合成重要的所有机制中都作为激发因子起作用。
在对生物合成机制的了解中应该知道，“I”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水结构物由于它们极端的择形过程(分别左旋和右旋)而是能量载体。
根据本发明，用于得到“I”型(抑制型)活化和“S”型(激发型)活化的结构化水的装置消除了上述所有的缺点，因为它使用了一个或几个串联的结构化槽，槽则放在化学上中性的平行六面体柱中，柱子支承在四脚支架上，顶部用盖封闭；每个结构化槽由一对活化器和工作区域构成，即：两个用于自来水供入的区域，两个产生“I”型(抑制型)活化水的区域，两个产生“S”型(激发型)活化水的区域，两个收集和排放“I”型(抑制型)活化水的区域，和一个收集和排放“S”型(激发型)活化水的区域，活化器由衬垫牢固地装在平行六面体柱中，由两个不氧化的多层电极(网状等)组成，水由电极中穿过，两个电极分别置于能耐受pH2-14溶液的化学上惰性的多孔膜夹层的两边；利用一些塑料间隔片，将第一结构化槽中收集和排放“I”型(抑制型)活化水的区域内的正电极与电压为40-800V的直流发电器的正极相连，最后一个结构化槽的负电极则连接到直流发电器的负极上，结构化槽的数目取决于为完成结构化过程所需的电极之间静电场强的数值，于是，进入置于各区域底部的连接件中的自来水在供入区域内逐渐升高，由于透过膜还充满了各区域并在电极之间形成的静电场作用下进行结构化过程，结果是通式为R-H+(其中R是一个聚合物基团)的结构物朝向产生“I”(抑制)型活化水的区域内的正电极迁移，作为“I”型(抑制型)活化水汇集在收集区域内并经由安置在平行六面体柱中部的连接件排放掉，而通式为R+(OH)- n的结构物则朝向产生“S”(激发)型活化水的区域内的负电极迁移，以激发型活化水的形式汇集在收集区域内并经由安置在平行六面体柱顶部的连接件排放掉。
根据本发明使用上述设备得到“I”型(抑制型)活化和“S”型(激发型)活化的结构化水的方法，其要点是使用电导为250-450μs/cm、pH为7-7.50、流速120升/小时的自来水进行结构化，电极之间静电场的数值接近100V；水进入容积约100升的平行六面体柱，柱内只装有一个带有两个活化器的结构槽；在产生“ S”型(激发型)活化水的区域内发生一个复杂的过程，由于存在一个静电场，提供了某些排列作用、极化作用和为使分子在多分子聚集体中通过氢和羟基桥接而与基团(R+)结合所需的能量，结果形成pH为10-12、电导率为600-2500μs/cm的“S”(激发)型活化水，它汇集在收集区域内并经由连接件以约60升/小时的流速排放；在产生“I”(抑制)型活化水的区域，也发生一个复杂过程，由于电极之间静电场作用的结果，提供了排列、极化和为使多分子聚集体中的水通过氢键与基团(R-)相结合所需的能量，产生了pH为2-4、电导率为500-3000μs/cm的“I”(抑制)型活化水，它汇集在收集区域内并且以约60升/小时的流速经由连接件排放；对于“n”个结构化槽，静电场值约为n·100V，输入流速约为n·120升/小时，平行六面体柱容积为n·100升。
本发明有以下优点：
使用自来水进行结构化，而不用蒸馏纯化的自来水，随后又夹杂离子；
使用不受食物氧化的电极代替贵金属电极，例如铂；
通过去掉中性的中央区域并用收集“S”型(激发型)活化水的区域代替，将未结构化水的损失减至零；
以很高的效率产生“I”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水：从120升/小时的输入自来水中得到60升/小时的“I”型(抑制型)和60升/小时的“S”型(激发型)活化水；
每升“S”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水的能量消耗从约500瓦/升降低到30瓦/升。
本发明发展了一种制造“I”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水的设备及得到活化水的有关方法，它们具有明显较高的结构化效率，并且使用低价的原料。
图1表示所述设备的横截面。
图2表示所述设备的视图。
下面就本发明研制出的设备和图1和图2给出一个实施例。
用于产生“I”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水的设备包括一个塑料的化学上中性的平行六面体柱1，该柱支撑在四脚支架2上，顶部用盖板3封闭，柱内只装一个结构化槽，该槽由两个活化器4和9个工作区域构成：两个供入区域5，两个用于产生“I”型(抑制型)活化水的区域6，两个用于产生“S”型(激发型)活化水的区域7，两个用于收集和排放“I”型(抑制型)活化水的区域8，和一个用于收集和排放“S”型(激发型)活化水的区域9。
各活化器通过衬垫5牢固地装在平行六面体柱内，活化器由两个不氧化的多层电极11构成，水能穿过电极流过，两个电极借助一些塑料间隔件8分别放在化学上惰性的编织膜夹层7的两边，该膜能耐受pH2-14的溶液。各活化器4的膜夹层7构成了供入区域9，经由连接件14进入自来水，流入区域10，11，12和13，“I”型(抑制型)活化水经由连接件15排放掉，“S”型(激发型)活化水经由连接件16排放。水结构化隔室10和11、用于收集和排放“I”型(抑制型)活化水的区域12和用于收集和排放“S”型(激发型)活化水的区域13用塑料盖板3封住顶部，盖板上有孔用来按照直流电发生器的电极极性的正负连接电极6，这在图1未画出。
另外，还给出了得到“I”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水的实例。电导率为250-450μs、pH为7-7.50的自来水经由连接件14进入供入区域9，流速为120升/小时，送入到用来收集“I”型(抑制型)和“S”型(激发型)活化水的区域10，11，12和13中。在用来产生“S”型(激发型)活化水的区域11中发生一个复杂过程，由于存在着由约100V的直流发电器产生的静电场，提供了排列和极化作用以及为使水分子在多分子聚集体中通过氢键与羟基桥接与基团(R+)相结合所需的能量，产生了pH为10-12，电导率为600-2500μs/cm的“S”型(激发型)活化水。将“S”型(激发型)活化水收集在区域13中，以60升/小时的流速经由连接件16排放。在用于产生“I”型(抑制型)活化水的区域10中，也发生一个复杂过程，由于电压约100V的直流发电器产生的静电场的作用，提供了排列、极化和为使水分子在多分子聚集体中通过氢桥与不同长度的基团(R-)相结合所需的能量，产生了pH为2-3、电导率为500-3000μs/cm的“I”型(抑制型)活化水。“I”型(抑制型)活化水收集在区域12内，经由连接件15以约60升/小时的流速排放。
应该指出，可以用任何水溶液代替自来水。
J.D.Bernal和F.B.Fowler在“Trends in Biochemical Science(生化科学动态)” 8，No.1，p.20，1983关于水本质的理论中指出，只要缺少有序的电场，就会在水中形成(H3O+)和(OH-)类结构物之间的平衡。如果极化电场穿过水，则(H2O+)和(OH2 -)类结构开始各自独立地运动，它们之间的平衡破裂。另外，很多蛋白质(如丝氨酸蛋白酶)在其结构中含有某种配位体结构形式的稳定的水基团。
Paula T.Beall在“The Science(科学)” 21，p.6，1981中借助一些很复杂的测定技术(电子自旋共振、核磁共振、同位素扩散、挠性电子散射、介电松弛等)发现，活细胞内的水性质和行为与外部水不同。在这方面，该作者提到，在细胞内部，水保持其结构的时间较长，而且这些水结构的运动自由度是高度变化的，意味着变慢。这此数据导致了活细胞内水结构与细胞外水结构不同的设想。
另外，已知Frank H.Stillinger根据最新的实验数据提出了关于水结构的详尽的分子理论。该作者指出，量子力学研究的结果支持H.S.Frank和W.J.Wen的设想(“Proc.R.Soc.London(伦敦皇家学会会报)，A辑 247，p.481，150)，根据该设想，水中的氢键是“协同”式的。在形成第一个氢键之后，参与的单体之间的电荷分布有了变化，于是纳氢体分子变成可能比先前更好的供氢体。因此，该分子由于第一个键的存在而能形成第二个更强的键。类似地，质子供体由于已经形成的键而具有更高的接受质子的能力。这种相互强化使得分子形成氢键的链，它具有比简单的二聚体更高的平均能量和较小的平均键长。
据推测，当化合物形成时，蛋白质基团由于配位体作用而发生的重排会改变活性位中的水分子数，从而改变上述的排列。大分子的水化自由能很高，接近150千卡/每摩尔溶酶体或者2.5千卡/100A2蛋白质面积。例如，在表面水排列中发现了小的变化，I.M.Richards和T.Richmond(A Treatise on Water(水论文集)1-7卷，Planum，NewYork，1985)断定，与活性位毗连的水必定存在特殊的性质。在蛋白质水化和核酸水化之间的差别似乎完全在最后阶段，即，在饱和了带电与极性部位后的水化过程完成阶段。核酸需要更多的水，因为它们的表面水具有多层或紧密得多的排列。考虑到关于细胞内水的本质的争论，对于细胞膜和活体基元的水化的研究是很重要的。除了上面提到的这些之外，还应当包括在Felix Franks 7卷论文集中可以找到的关于水的大量材料。
用于制造“I”型(抑制型)活化和“S”型(激发型)活化的结构化水的设备及产生水的有关方法可以用传统的生产技术实际建立，以低价使用常用的材料，并且可以安装在用来得到在医学、生物学、电化学、生物能学、药学和化妆品工业、农业等等中使用的组分和产物的任何工厂或研究所中。

Claims (2)

1.用于得到抑制型活化和激发型活化的结构水的设备，它由支撑在四角支架(2)上并用盖板(3)封住顶部的化学中性平行六面体柱(1)、连接到直流发生器的正负极上的电极(6)、介于每对电极之间的两个多孔膜(7)、分别将抑制型活化水和激发型活化水结构化的区域(10，11)，以及收集结构化水的区域(12，13)，其特征在于它由“n个”串联的结构化槽构成，每个槽包括两个活化器(4)，其中设置具有正电极和负电极极化的电极(6)，以便在每个槽中产生九个工作区域构成，即，用于供入自来水的两个区域(9)，是在两个区域之间以某一距离设置的多孔膜(7)之间形成的；用于产生抑制型活化水的两个区域(9)，是在活化器(4)的正电极(6)及其膜(7)之间形成的；用于生产激发型活化水的两个区域(11)，是在电极(4)的负电极(6)及其膜(7)之间形成的；用于收集和处理抑制型活化水的两个区域(12)，分别表示为每个活化器正电极的左手区域和右手区域；以及用于收集和处理激发型活性水的区域(13)，是在两个相邻负电极(6)之间形成的；柱1配有设置在自来水供入区域底部的连接件(14)，设置在用于处理抑制型活化水的柱(1)中部的连接件(15)和设置在用于处理激发型活化水的柱(1)顶部的连接件(6)；多个电极(6)为网形，水流过电极，所述电极设置在每个活化器(4)的化学惰性多孔膜(7)的一面和另一面上。
2.用权利要求1的设备得到抑制型活化和激发型活化的结构水的方法，该方法包括使用电导率为250-450μs、pH为7-7.50的自来水进行结构化，其特征在于，流速为120升/小时，由连接到直流电发生器的电极(6)之间的静电场值对于每个结构化槽为100V；自来水进入对于每个结构化槽容积为100升的平行六面体柱(1)内，到达介于多孔膜(7)的供入区域(9)并经由此通道流过膜(7)，并且还填充九个区域(10)，(11)，(12)，(13)，同时关掉用于处理“I”和激发型活化水的平行六面体柱(1)的中部连接件(15)和上部连接件(16)，直至柱(1)被填充，然后通过连接件(15)和(16)开始处理为止，直流发生器也是这样；在用于产生激发型活化水的区域(11)内发生一个复杂过程，由于在电极之间存在静电场的结构，提供了排列和极化作用以及为使多分子聚集体中的水分子通过氢和羟基桥接而与基团(R+)结合所需的能量，结果形成pH为10-12、电导率为600-2500μs/cm的激发型活化水，将它收集在收集区域(13)内并以60升/小时的流速经由连接件排放；在用于产生抑制型活化水的区域内也发生一个复杂过程，由于在电极之间存在静电场的结果，提供了排列和极化作用以及为使多分子聚集体中的水分子通过氢键与基团(R-)结合所需的能量，产生了pH为2-3、电导率为500-3000μs/cm的抑制型活化水，将其收集在区间(12)内并以60升/小时的流速经由连接件(15)排放，对于“n”个结构化槽，调节到直流电发生器端点电压值接近n·100V，输入流速为n·120升/小时，平行六面体柱的容积为n·100升。
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